JP7132009B2 - 無線通信モジュールの取付構造、無線通信モジュールの設置方法及び状態量計測システム - Google Patents

Description

本発明は、無線通信モジュールの取付構造、無線通信モジュールの設置方法及び状態量計測システムに関する。

コンクリート構造物の施工中、または施工後、コンクリート構造物状態を把握するため、構造物のひずみや温度等をモニタリングすることがある。
例えば、ひずみを計測する計測装置として、コンクリートを打設する前に、鉄筋等にひずみ計測用のセンサを設け、センサにつながる配線をまとめて型枠の外側に配置し、打設後に、データロガ等に配線を接続することにより計測する方法が提案されている。また、施工中にコンクリート内部の温度を計測し、コンクリート内部の状態を把握し、適切な対応をとることで温度ひび割れを抑制することが提案されている。

また、ＲＦＩＤタグ及びひずみセンサをコンクリート内に内蔵し、コンクリート内のＲＦＩＤタグとリーダライタ等との間で無線通信を行うことにより、コンクリート内部のひずみ量を取得するＲＦＩＤを用いた方法、コンクリート内に設けたセンサの計測情報を、埋込型ＲＦＩＤモジュールに記憶しておき、埋め込み型ＲＤＩＤモジュールの記憶情報を、リーダライタで読み出すようにした方法、等も提案されている（例えば、特許文献１、２参照。）。

特開２０１５－１８３４２５号公報 特開２００６－７１５７５号公報

コンクリートを打ち込む場合、バイブレータ等を用いてコンクリートを確実に締め固める必要がある。しかしながら、上述のように、センサにつながる配線をまとめて型枠の外側に配置する方法にあっては、型枠近くに配線が存在することになり、バイブレータを使用することにより配線を切断してしまう可能性がある。また、打設後にデータロガ等に配線を接続する必要があり、手間がかかる。
また、センサと配線とが存在する箇所は断面欠損となる他、劣化因子の侵入口ともなる虞がある。

また、コンクリート内に内蔵したＲＦＩＤタグの情報を、無線通信を行うことにより取り出すようにした方法にあっては、ＲＦＩＤタグがコンクリート内に内蔵されているため、通信距離が制限されてしまい、コンクリート構造体の近傍にリーダライタを近付けなければＲＦＩＤタグとの無線通信を行うことができない。つまり、ＲＦＩＤタグ毎に、このＲＦＩＤタグとの無線通信を行うことのできる位置にリーダライタを近付ける必要があり、データの取得が困難になる箇所が増えるか、コンクリート内部の配線を長くする必要があり、より長い通信距離での無線通信を行うことの可能な方法が望まれていた。

そこで、この発明は、上記従来の未解決の課題に着目してなされたものであり、コンクリート構造体内の状態量を、より容易に取得することの可能な無線通信モジュールの取付構造、無線通信モジュールの設置方法及び状態量計測システムを提供することを目的としている。

本願発明の一態様によれば、コンクリート構造体に設けられ、センサで測定されたコンクリート構造体の状態量を、無線通信により送信する無線通信モジュールの取付構造であって、無線通信モジュールは、センサと接続され、全体が樹脂で覆われて樹脂の一部が露出した状態でコンクリート構造体内に配置され、樹脂が露出した露出部分とコンクリート構造体の表面とが面一となるように配置されており、さらに、軸を水平方向に向けた樋状の反射体を有し、コンクリート構造体の表面側から見て、無線通信モジュールの、コンクリート構造体の表面側を除く部分を囲むように、反射体が配置されている、無線通信モジュールの取付構造、が提供される。

また、本願発明の他の態様によれば、リーダライタとの間で無線通信によりデータの送受信を行い、コンクリート構造体の状態量をリーダライタに送信する無線通信モジュールの設置方法であって、状態量の測定を行うセンサと接続された無線通信モジュールを、全体を樹脂で覆った状態で、コンクリート構造体を形成するための型枠の内面に接触させて配置し、型枠内にコンクリートを打設した後、型枠を取り外すことで、樹脂で全体が覆われた無線通信モジュールの一部とコンクリート構造体の表面とが面一となる構造を作り、さらに、軸を水平方向に向けた樋状の反射体を、無線通信モジュールの、コンクリート構造体の表面と面一となる面を除く所定範囲を囲むように設ける工程を備える、無線通信モジュールの設置方法、が提供される。

また、本願発明の他の態様によれば、リーダライタとの間で無線通信によりデータの送受信を行い、コンクリート構造体の状態量をリーダライタに送信する無線通信モジュールの設置方法であって、コンクリート構造体を形成するための型枠の内面に、コンクリート構造体の表面に凹部を形成するための凹部形成部材を接触させて配置すると共に、状態量の測定を行うセンサに一端が接続された配線の他端を、凹部形成部材を貫通して型枠側に引出し、型枠内にコンクリートを打設し、型枠及び凹部形成部材を取り外した後にコンクリート構造体に残る穴内で、無線通信モジュールと配線の他端とを接続し、無線通信モジュール全体を樹脂で覆った状態で、樹脂の一部とコンクリート構造体の表面とが面一となるように無線通信モジュールを穴内に固定し、さらに、軸を水平方向に向けた樋状の反射体を、無線通信モジュールの、コンクリート構造体の表面と面一となる面を除く所定範囲を囲むように設ける工程を備える、無線通信モジュールの設置方法、が提供される。

また、本願発明の他の態様によれば、リーダライタとの間で無線通信によりデータの送受信を行い、コンクリート構造体の状態量をリーダライタに送信する無線通信モジュールの設置方法であって、コンクリート構造体を形成するための型枠とコンクリート構造体内に配置される部材との間に設けられるスペーサを、全体が樹脂で覆われた無線通信モジュールと共に型枠の内面に接し且つ無線通信モジュールと型枠に接する部分が、無線通信モジュールの外側を囲む形状に形成し、状態量の測定を行うセンサに一端が接続された配線の他端を、スペーサに囲まれた無線通信モジュールに接続した状態で型枠内にコンクリートを打設し、その後型枠を取り外すことで、樹脂で全体が覆われた無線通信モジュールの一部とコンクリート構造体の表面とが面一となる構造を作り、さらに、軸を水平方向に向けた樋状の反射体を、無線通信モジュールの、コンクリート構造体の表面と面一となる面を除く所定範囲を囲むように設ける工程を備える、無線通信モジュールの設置方法、が提供される。

また、本願発明の他の態様によれば、コンクリート構造体に設けられ、コンクリート構造体の状態量を測定するセンサと、上記態様に記載の無線通信モジュールの取付構造でコンクリート構造体に取り付けられ、センサで測定された状態量を無線通信により送信する無線通信モジュールと、無線通信モジュールとの間で無線通信を行うリーダライタと、リーダライタで取得したセンサで測定された状態量を処理する処理装置と、を備える状態量計測システム、が提供される。

無線通信モジュールとリーダライタとの間の通信距離をより長くすることができるため、コンクリート構造体から比較的離れた位置でも無線通信モジュールとリーダライタとの間での通信を行うことができ、その結果、無線通信モジュールから状態量を容易に取得することができる。

本発明の第一実施形態に係る無線通信モジュールの取付構造の一例を示す概略構成図である。 本発明の第二実施形態に係る無線通信モジュールの取付構造の一例を示す概略構成図である。 本発明の第三実施形態に係る無線通信モジュールの取付構造の一例を示す概略構成図である。 状態量計測システムの一例を示す構成図である。 シールドトンネルにおいて状態量計測を行う場合の動作説明に供する説明図である。 反射体を備えたＲＦＩＤタグの一例である。 反射体を備えたＲＦＩＤタグの一例である。 反射体を備えたＲＦＩＤタグの一例である。 反射体を備えたＲＦＩＤタグの一例である。

以下の詳細な説明では、本発明の実施形態の完全な理解を提供するように多くの特定の具体的な構成について記載されている。しかしながら、このような特定の具体的な構成に限定されることなく他の実施態様が実施できることは明らかであろう。また、以下の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、実施形態で説明されている特徴的な構成の組み合わせの全てを含むものである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
本実施形態では、無線通信モジュールとしてＲＦＩＤを用いる場合について説明するが、例えば、ＬＰＷＡ（Ｌｏｗ Ｐｏｗｅｒ Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ）を用いた無線通信モジュールであっても適用することができ、無線通信を行うことができる機器であれば適用することができる。

まず、本発明の第一実施形態を説明する。
図１は、第一実施形態に係る無線通信モジュールの取付構造の一例を示す概略構成図である。第一実施形態は、コンクリート打設前にＲＦＩＤタグ１を設置することで、ＲＦＩＤタグ１をコンクリート構造体の表面に設置するようにしたものである。
図１に示すように、ＲＦＩＤタグ１は例えば円板状を有し、全体が樹脂３で覆われている。ＲＦＩＤタグ１は、少なくともアンテナと、ＩＣチップ等の制御部とを備え、制御部はリーダライタとアンテナを介して無線通信を行う。ＲＦＩＤタグ１は、電源内蔵のアクティブ型であってもよく、また電源を持たないパッシブ型であってもよい。また、通信周波数は、ＲＦＩＤタグ１とリーダライタ等との間で通信を行うことができれば、どの周波数であっても適用することができる。

ＲＦＩＤタグ１には配線５の一端が接続され、配線５の他端は樹脂３から引き出されている。ＲＦＩＤタグ１を樹脂３で覆うことにより、ＲＦＩＤタグ１をコンクリート構造体８内に埋め込んだときに、コンクリート打設時の損傷や変形を抑制することでＲＦＩＤタグ１の変形を抑制し、通信障害の発生等を抑制するようにしている。ここでは、ＲＦＩＤタグ１を樹脂３で覆っているが、ゴムやプラスチック等、応力変動に追従して変形する水分の少ない固化体であっても適用することができる。
配線５の他端はセンサ４に接続され、制御部は、センサ４が測定した測定情報を、アンテナを介して送信する。センサ４としては、電気によって計測できる機器であれば適用することができ、例えば、ひずみ計、温度計、圧力計、充填検知計、水分計、加速度計、変位計等が挙げられる。

次に、ＲＦＩＤタグ１の取付手順を説明する。
まず、コンクリートを打ち込む前に、型枠６の内側（コンクリートを打ち込む側）に、ＲＦＩＤタグ１を設置する。例えば、図１（ｂ）に示すように、四つの固定ビス７により、ＲＦＩＤタグ１を型枠６側から固定する。また、図１（ａ）に示すように、内部のセパレータや鉄筋にセンサ４を例えば番線によって固定する。そして、配線５の他端をセンサ４に接続する。
この状態で、コンクリートを打ち込み、その後、型枠６を取り外す。

ＲＦＩＤタグ１は、型枠６の内側に設置されているため、図１（ｃ）に示すように、ＲＦＩＤタグ１と型枠６とが接触していた部分がコンクリート構造体８から露出した状態で、コンクリート構造体８に埋め込まれた状態となる。
ここで、ＲＦＩＤタグ１全体がコンクリート構造体８の内部に埋め込まれている場合、ＲＦＩＤタグ１による送信電波は、コンクリート構造体８によって減衰されるため、その分、ＲＦＩＤタグ１とリーダライタとの通信可能距離は短くなる。

これに対し、図１に示すように、全体を樹脂３で覆ったＲＦＩＤタグ１を、その一部がコンクリート構造体８の表面と面一となるように配置することによって、ＲＦＩＤタグ１の送信電波はコンクリート構造体８内を通過せずに送信されることになる。そのため、コンクリート構造体８によってＲＦＩＤタグ１の送信電波が減衰されることが抑制され、その結果、コンクリート構造体８によって、ＲＦＩＤタグ１とリーダライタとの通信可能距離が低減されることを抑制することができる。つまり、従来のようにＲＦＩＤタグ１全体がコンクリート構造体８の内部に埋め込まれている場合に比較して、ＲＦＩＤタグ１とリーダライタ等との通信可能距離をより長くすることができる。

また、ＲＦＩＤタグ１は、型枠６の内側に設置されているため、ＲＦＩＤタグ１がコンクリート構造体８の表面に配置されている場合等に比較して、配線距離を短くすることができる。
また、リーダライタとＲＦＩＤタグ１との間で無線通信を行い、リーダライタによってＲＦＩＤタグ１を介してセンサ４を起動して計測を行うため、ＲＦＩＤタグ１において電源を確保する必要はない。そのため、コンクリート構造体８の状態量を定期的に測定する場合等においても、長期間に渡って状態量の計測を行うことができ、且つ省電力化を図ることができる。

また、計測時に配線等を行う必要はなく、リーダライタとＲＦＩＤタグ１との間で無線通信を行えばよいため、計測時の手間を低減することができる。
また、ＲＦＩＤタグ１は、ＲＦＩＤタグ１を覆う樹脂３がコンクリート構造体８の表面と面一となるように配置されている。そのため、コンクリート構造体８の表面に障害物等がぶつかった場合に、ＲＦＩＤタグ１が突出して設けられている場合に比較して、ＲＦＩＤタグ１が損傷することを低減することができ、さらに、ＲＦＩＤタグ１が樹脂３で覆われている点からも、ＲＦＩＤタグ１を保護することができる。
なお、図１（ａ）はコンクリート打設前のＲＦＩＤタグ１及びセンサ４の取り付け状況の一例を示す断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）を型枠６の外側から見た図、図１（ｃ）はコンクリート打設後のＲＦＩＤタグ１及びセンサ４の取り付け状況の一例を示す断面図である。

上記第１実施形態においては、センサ４が、例えば、温度センサ等の、セパレータや鉄筋に取り付けるセンサである場合について説明しているがセンサ４の取り付け方法はこれに限るものではない。例えば、センサ４がひずみセンサである場合には、センサ４としてひずみゲージをコンクリート構造体８の表面に添付し、この表面に添付したセンサ４（ひずみゲージ）の抵抗値の変化を、コンクリート構造体８の内部に設けたＲＦＩＤタグ１によってリーダライタに送信すればよい。この場合、ひずみゲージの抵抗値の変化を測定するためのアンプと、アンプの出力をＡＤ変換する変換器を含む出力処理部を、例えば、ＲＦＩＤ１を覆う樹脂３に固定する等、出力処理部も、コンクリート構造体８の内部に設けるようにすればよい。また、センサ４が充填センサである場合も同様に、センサ４の出力を処理する出力処理部を例えば、ＲＦＩＤ１を覆う樹脂３と共に設ければよい。
また、センサ４が温度計である場合には、例えば、温度計の変化を測定するための出力処理部が、ＲＦＩＤタグ１に組み込まれた、既存のＲＦＩＤタグ１を用いることによって、出力処理部を別途設けなくとも、センサ４とＲＦＩＤタグ１とにより、温度情報を、リーダライタに通知することができる。

次に、本発明の第二実施形態を説明する。
第二実施形態は、Ｐコンを取り外した穴にＲＦＩＤタグ１を設置することで、ＲＦＩＤタグ１をコンクリート構造体８の表面に設置するようにしたものである。
第二実施形態では、Ｐコンとして、図２に示すＰコン（凹部形成部材）１１を用いる。Ｐコン１１は、下底側が開口した中空の円錐台形状を有する。Ｐコン１１の、上底には、センサ４とＲＦＩＤ１の制御部とを接続する配線５を引き回すための貫通穴１１ａが形成されている。

次に、ＲＦＩＤタグ１の取付手順を説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、セパレータ１２の両端それぞれにＰコン１１を取り付けた状態で、Ｐコン１１のねじを型枠６に通し、型枠６の外側からフォームタイ（登録商標）１３を取り付ける。また、セパレータ１２にセンサ４を取り付ける。センサ４には配線５の一端を接続し、他端を、Ｐコン１１の上底に形成された貫通穴１１ａに通す。そして、コンクリートを打ち込んだ後、フォームタイ１３、型枠６、Ｐコン１１を取り外す。
これにより、図２（ｂ）に示すように、コンクリート構造体８が形成される。また、コンクリート構造体８のＰコン１１を取り外した部分には、Ｐコン１１の外形と同等形状の凹形状のＰコン穴８ａが形成され、Ｐコン穴８ａには、配線５の他端が引き出されている。

このＰコン穴８ａに、Ｐコン穴８ａを塞ぐための例えばモルタル製の埋込体１５を埋め込み、例えば接着剤１６で固定する。埋込体１５は、図２（ｂ）に示すように、外形は、Ｐコン穴８ａと同一の円錐台形状を有する。また、埋込体１５の下底側には、ＲＦＩＤタグ１を保持する保持部１５ａが形成され、全体を樹脂３で覆ったＲＦＩＤタグ１を保持部１５ａに固定することにより、コンクリート構造体８の表面と埋込体１５の下底側の端面と保持部１５ａに固定されたＲＦＩＤタグ１を覆う樹脂３の端面とが面一となるように形成される。また、埋込体１５の上底には保持部１５ａにつながる貫通穴１５ｂが形成されている。
埋込体１５をＰコン穴８ａに取り付ける場合には、まず貫通穴１５ｂに配線５の他端を通して保持部１５ａまで引出し、この他端を、ＲＦＩＤタグ１から延びる配線と接続する。そして、配線５の接続終了後、ＲＦＩＤタグ１を保持部１５ａに固定する。

図２に示すように、第二実施形態においても、ＲＦＩＤタグ１の送信電波は、コンクリート構造体８を通過せずに送信されることになる。そのため、ＲＦＩＤタグ１とリーダライタとの通信可能距離をより長くすることができる。また、第二実施形態では、ＲＦＩＤタグ１を、コンクリート構造体８に埋め込むのではなく、Ｐコン穴８ａを塞ぐ埋込体１５に固定するようにしているため、ＲＦＩＤタグ１を交換することが可能となる。そのため、ＲＦＩＤタグ１の仕様変更等に対しても容易に対応することができる。

なお、第二実施形態においては、ＲＦＩＤタグ１を埋込体１５に固定し、埋込体１５を、Ｐコン穴８ａに接着することで、Ｐコン穴８ａにＲＦＩＤタグ１を配置する場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、図２（ｃ）に示すように、Ｐコン穴８ａに引き出された配線５の他端とＲＦＩＤタグ１から延びる配線とを接続し、ＲＦＩＤタグ１を樹脂３で覆った状態で、ＲＦＩＤタグ１とコンクリート構造体８とが面一となるように樹脂或いはセメント系のグラウト等をＰコン穴８ａに注入することによって、Ｐコン穴８ａ内にＲＦＩＤタグ１を配置するようにしてもよい。

また、図２（ｂ）では、ＲＦＩＤタグ１を保持するための保持部１５ａが形成された埋込体１５を、Ｐコン穴８ａに配置する場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、図２（ｂ）に示す埋込体１５に替えて、樹脂３で覆ったＲＦＩＤタグ１を、さらに樹脂等で覆って形成した外形がＰコン穴８ａと同等の形状を有する埋込体（図示せず）を用い、この埋込体を、Ｐコン穴８ａ内に接着剤等で固定するようにしてもよい。この場合も、ＲＦＩＤタグ１を含む埋込体の外に、ＲＦＩＤタグから延びる配線を引き出しておき、埋込体の外に引き出した配線と、Ｐコン穴８ａに引き出された配線５の他端とを接続した後、埋込体を、Ｐコン穴８ａに固定すればよい。

要は、Ｐコン穴８ａ内に、樹脂３で覆ったＲＦＩＤタグ１を、ＲＦＩＤタグ１とコンクリート構造体８とが面一となるように保持することができれば、どのような構造であってもよい。
また、センサ４をセパレータ１２に取り付け、ＲＦＩＤタグ１をＰコン穴８ａ内に設け、センサ４とＲＦＩＤタグ１との間の配線５は、セパレータ１２に沿ってＰコン穴８ａに引き回すようにしているため、コンクリート打ち込み時にバイブレータを使用したとしても、配線５が切断される可能性は比較的小さい。

また、リーダライタとＲＦＩＤタグ１との間で無線通信を行うことにより、リーダライタからＲＦＩＤタグ１を介してセンサ４を起動して計測を行うため、ＲＦＩＤタグ１において、電源を確保する必要はない。そのため、コンクリート構造体８の状態量を定期的に測定する場合等においても、長期間に渡って状態量の計測を行うことができ、且つ省電力化を図ることができる。また、計測時に、新たに接続等を行う必要はなく、リーダライタとＲＦＩＤタグ１との間で無線通信を行うことで、状態量を測定することができるため、計測時の手間を削減することができる。

また、ＲＦＩＤタグ１は、Ｐコン穴８ａ内に設けられているため、ＲＦＩＤタグ１が樹脂３で覆われていることだけでなく、ＲＦＩＤタグ１がＰコン穴８ａ内に設けられているということによっても、ＲＦＩＤタグ１に応力変動がかかることを防止することができる。
なお、ここでは、Ｐコン穴８ａ内にＲＦＩＤタグ１を設ける場合について説明したが、例えば、ＲＦＩＤタグ１を設けるための凹部を形成する凹部形成部材を、型枠６に接して設けた状態で、コンクリートの打ち込みを行い、凹部形成部材を取り除いて形成される凹部にＰコン穴８ａ内にＲＦＩＤタグ１を設ける場合と同様の手順でＲＦＩＤタグ１を配置するようにしてもよい。

次に、本発明の第三実施形態を説明する。
第三実施形態は、スペーサにＲＦＩＤタグ１を設置することで、ＲＦＩＤタグ１をコンクリート構造体の表面に設置するようにしたものである。

第三実施形態では、スペーサとして図３に示すスペーサ２１を用いる。スペーサ２１は、例えば、図３に示すように四角錐台形状であり、下底の中心軸上には、ＲＦＩＤタグ１を保持する保持部２１ａが形成され、下底には、保持部２１ａを囲むように、下底側から見て四角形の凸部２１ｂが形成されている。保持部２１ａ及び凸部２１ｂは、全体を樹脂３で覆ったＲＦＩＤタグ１を保持部２１ａに固定したときに、樹脂３で覆われたＲＦＩＤタグ１と凸部２１ｂとが面一となるように形成されている。また、スペーサ２１の上底の中心軸上には、鉄筋２２の位置決めを行うための切欠き２１ｃが、例えば、四角錐台のいずれかの辺と平行に形成されている。さらに、四角錐台形状を有するスペーサ２１の中心には、上底から中心軸に沿って保持部２１ａにつながる貫通穴２１ｄが形成されている。貫通穴２１ｄは、小径部と大径部とを有し、小径部はセンサ４とＲＦＩＤタグ１とを接続する配線２３の引き回し用として用いられ、大径部は、出力処理部用スペース又はアクティブ用スペースとして用いられる。出力処理部用スペースとは、センサ４がひずみ計である場合には、アンプやＡＤ変換器を含む出力処理部を格納するスペースである。アクティブ用スペースとは、より長い距離での通信を可能とするため、ＲＦＩＤタグ１用の電源として電池を内蔵するためのスペースである。例えば、橋梁等のように、高所の情報を得るために比較的長い距離（例えば１０ｍ程度以上）の通信距離が要求される場合には、アクティブ用スペースに電池を内蔵させることによって、ＲＦＩＤタグ１が保持する状態量の情報をリーダライタで取得することができる。

コンクリート構造体８の表面側から見て、出力処理部用スペース及びアクティブ用スペースは、保持部２１ａに含まれるように形成される。
なお、スペーサ２１の構成は図３の構成に限るものではなく、スペーサ２１内に、出力処理部用スペース又はアクティブ用スペースを確保することができ、且つスペーサ２１の下底にＲＦＩＤタグ１を保持することができればよい。
例えば、出力処理部用スペースを備えたスペーサ２１の場合には、以下の手順で作製すればよい。

すなわち、図３に示すような円錐台形状のスペーサ２１を作製するための金型に、樹脂３で覆ったＲＦＩＤタグ１と出力処理部９とを配線で接続して位置決めすると共に、出力処理部９とセンサ４ａ及び４ｂとを接続するための配線２３ａ、２３ｂを金型の外に引出し、この状態で金型内にモルタルを打設する。金型を取り外すことにより、図３に示すように、出力処理部９が収納された大径部と出力処理部９と一端が接続された配線２３ａ、２３ｂが収納される小径部とが形成される。なお、ＲＦＩＤタグ１は、センサ４ａ用とセンサ４ｂ用とのそれぞれ個別に設けられている。
また、スペーサ２１は、図３に示す四角錐台形状である場合に限らず、四角柱等、どのような形状のスペーサであっても適用することができる。

次に、ＲＦＩＤタグ１の取付手順を説明する。
まず、鉄筋２２と型枠６との間に、切欠き２１ｃを利用して図３に示すスペーサ２１を位置決めする。次に、鉄筋２２にセンサ４ａ及び４ｂを取り付け、センサ４ａ、４ｂのそれぞれに、配線２３ａ及び２３ｂの一端を接続する。そして、センサ４ａ、４ｂに防水加工をした後、コンクリートを打ち込み、型枠６を取り外す。

これにより、コンクリート構造体が形成される。このとき、樹脂３で覆われたＲＦＩＤタグ１と凸部２１ｂとは面一となるように形成されるため、コンクリート構造体の表面と樹脂３で覆われたＲＦＩＤタグ１の一部と凸部２１ｂとは面一となる。つまり、第三実施形態においてもＲＦＩＤタグ１の送信電波はコンクリート構造体を通過せずに送信されることになるため、ＲＦＩＤタグ１とリーダライタとの通信可能距離をより長くすることができる。また、第三実施形態では、ＲＦＩＤタグ１を、コンクリート構造体に埋め込むのではなく、スペーサ２１に固定するようにしているため、ＲＦＩＤタグ１を容易に交換することが可能となる。そのため、ＲＦＩＤタグ１の仕様変更等に対しても容易に対応することができる。

また、ＲＦＩＤタグ１とセンサ４ａ、４ｂとを接続する配線２３ａ、２３ｂは、センサ４ａ、４ｂが取り付けられた鉄筋２２と型枠６との間に設けたスペーサ２１内で引き回される。そのため、配線２３ａ、２３ｂは、スペーサ２１により保護されることと同等となるため、コンクリート打ち込み時に断線することを回避することができる。また、センサ４ａ、４ｂと、ＲＦＩＤタグ１とを配線２３ａ、２３ｂで接続して、鉄筋２２と型枠６との間に取り付けた後は、配線作業を行う必要がないため、煩雑な配線作業を伴うことなく実現することができる。また、リーダライタとＲＦＩＤタグ１との間で無線通信を行うことにより、リーダライタからＲＦＩＤタグ１を介してセンサ４を起動して計測を行うため、電源の確保の必要はない。そのため、コンクリート構造体の状態量を定期的に測定する場合等においても、長期間に渡って状態量の計測を行うことができ、且つ省電力化を図ることができる。
また、計測時に配線等を行う必要はなく、リーダライタとＲＦＩＤタグ１との間で無線通信を行えばよいため、計測時の手間を低減することができる。

次に、本発明の第四実施形態を説明する。
図４は、第一～第三実施形態に係るＲＦＩＤタグ１を用いた、コンクリート構造体８の状態量計測システム３０の一例を示す概略構成図である。
状態量計測システム３０は、図４（ａ）に示すように、コンクリート構造体８内に設けたセンサ４と、センサ４と配線により接続されるＲＦＩＤタグ１と、ＲＦＩＤタグ１との間で無線通信を行うリーダライタ３１と、リーダライタ３１で取得したセンサ４の計測情報を処理するパーソナルコンピュータ等で形成される処理装置３２と、を備える。

例えば、図４（ｂ）に示すように、コンクリート構造体８内の、鉄筋２２の歪みを測定する場合には鉄筋２２の外周にセンサ４として一対の歪み計を設け、例えば、スペーサとして第三実施形態で説明したスペーサ２１にＲＦＩＤタグ１を取り付ける。また、コンクリート構造体８の温度を測定する場合には、例えば第二実施形態で説明したＰコン１１を用い、セパレータ１２にセンサ４として温度センサを取り付け、Ｐコン１１を取り外したＰコン穴８ａにＲＦＩＤタグ１を取り付ける。また、型枠６近傍の充填状況を確認する場合には、型枠６にセンサ４として充填センサ及びＲＦＩＤタグ１を取り付ける。

そして、リーダライタ３１のアンテナ３１ａをコンクリート構造体８内の各ＲＦＩＤタグ１と通信可能な距離まで近付け、ＲＦＩＤタグ１との間で無線通信を行うことにより、ＲＦＩＤタグ１を介してセンサ４を起動し、センサ４の計測情報を、ＲＦＩＤタグ１を介して取得する。
ここで、本発明実施形態に係るＲＦＩＤタグ１は、コンクリート構造体８の表面に設けられており、ＲＦＩＤタグ１の送信電波はコンクリート構造体８を経由することなく外部に送信される。そのため、市販のＲＦＩＤタグやリーダライタを組み合わせることで、１０ｍ程度の距離であれば通信可能となる。

つまり、コンクリート構造体８の表面からリーダライタ３１までの距離が１０ｍ程度以内であれば、市販のＲＦＩＤタグやリーダライタを用いることで、コンクリート構造体８内の各部の状態量を、状態量計測システム３０で取得することができる。
そのため、例えば、シールドトンネルの施工時には、図５に示すように、シールドトンネルの断面の直径が通信可能距離範囲内であれば、リーダライタ３１のアンテナを固定したまま、または施工状況に伴い移動させつつ、コンクリート部分の状態量を取得することができる。また、シールドトンネルの供用時には、リーダライタ３１のアンテナを作業車または台車に乗せ、移動させつつ、コンクリート部分の状態量を取得することができる。

つまり、コンクリート構造体８の表面からリーダライタ３１までの距離が１０ｍ程度以内であれば、リーダライタ３１のアンテナを動かさなくても、リーダライタ３１と複数のＲＦＩＤタグ１との間で無線通信を行うことができる。そのため、多数のＲＦＩＤタグ１が取り付けられるシールドトンネル等において状態量の測定を行う場合であっても、リーダライタ３１のアンテナを移動させる手間を削減することができるため、状態量の測定作業を容易に行うことができ、且つより短時間で行うことができる。
なお、ここでは、状態量として、シールドトンネルのコンクリート構造体８内の状態量を測定しているが、これに限るものではなく、その他の工法によるトンネル、橋梁、ダム建築物等、コンクリートを施工して、コンクリート構造体の状態量を、短期間又は長期間計測する必要がある箇所であれば適用することができる。

次に、本発明の第五実施形態を説明する。
この第五実施形態は、ＲＦＩＤタグ１に指向性を持たせることで、ＲＦＩＤタグ１とリーダライタとの間の通信距離をさらに延長させるようにしたものである。
図６は、図１に示した型枠６にＲＦＩＤタグ１を固定する場合の一例を示す。

図６に示すように、例えば略長方形の板状のＲＦＩＤタグ１の一方の面側に、ＲＦＩＤタグ１を囲むように、反射体４１を設ける。反射体４１は、例えばアルミニウム箔等の金属性の部材で形成される。反射体４１は、例えば、断面が略半円の樋状を有し、樋状の反射体４１の凹部内にＲＦＩＤタグ１が納まり、且つ、縦断面視で、反射体４１の幅方向の縁部とＲＦＩＤタグ１との間、また、反射体４１の延びる方向の端部とＲＦＩＤタグ１との間に、ある程度の隙間が形成される大きさを有し、ＲＦＩＤタグ１と反射体４１とは樹脂３によって一体に形成されると共に、反射体４１は樹脂３によって全体が覆われている。なお、図６（ａ）は断面図、（ｂ）は正面図である。なお、ＲＦＩＤタグ１が略長方形の場合には、図６に示すように、平面視でＲＦＩＤタグ１と重ならない樹脂３部分の例えば四カ所を、型枠６の外側から型枠固定ねじで固定すればよい。

樹脂３はＲＦＩＤタグ１を含む第１の樹脂層３ａと、ＲＦＩＤタグ１の配線と接続される配線５ａが埋め込まれた第２の樹脂層３ｂとで形成される。
第１の樹脂層３ａと第２の樹脂層３ｂとはビス７ａにより一体に形成される。
このように、樹脂３を第１の樹脂層３ａと第２の樹脂層３ｂとの二層構造とすることによって、ＲＦＩＤタグ１が埋め込まれた第１の樹脂層３ａ側のみを交換することによって、ＲＦＩＤタグ１を容易に交換することができる。
なお、樹脂３を二層構造とする場合には、第２の樹脂層３ｂの、第１の樹脂層３ａと対向する面から配線５ａを引き出しておく。同様に、第１の樹脂層３ａの、第２の樹脂層３ｂと対向する面から一端がＲＦＩＤタグ１に接続される配線の他端を引き出しておく。そして、第２の樹脂層３ｂから引き出された配線５ａと、第１の樹脂層３ａから引き出された配線とを接続した後、これら配線の余裕代分を、第１の樹脂層３ａと第２の樹脂層３ｂとの間に挟み込むようにして第１の樹脂層３ａと第２の樹脂層３ｂとをビス７ａにより固定すればよい。

また、例えば、図３に示すスペーサ２１を用いる場合には、図７に示すように、第１の樹脂層３ａで覆われたＲＦＩＤタグ１と第２の樹脂層３ｂとを積層してビス７ａで一体に形成し、第２の樹脂層３ｂ側から第１の樹脂層３ａの側面を覆うように反射体４１を配置し、この状態で、第１の樹脂層３ａがスペーサ２１を作製するための金型の開口部側となるように位置決めする。そして、金型内にモルタルを打設してスペーサ２１を作製すればよい。この場合も、第１の樹脂層３ａを交換することによって、ＲＦＩＤタグ１を容易に交換することができる。なお、図７（ａ）は断面図、（ｂ）は正面図である

また、例えば、反射体４１も含めて交換するようにしてもよく、この場合には、樹脂３は２層構造である必要はなく、一層構造でよく、例えば、接着剤等によって、反射体４１をモルタルに固定すればよい。
また、例えば、図２に示したＰコン穴にＲＦＩＤタグ１を設ける場合には、図８に示すように、ＲＦＩＤタグ１の型枠６とは逆側に樋状の反射体４１を設け、反射体４１と共に樹脂３で覆われたＲＦＩＤタグ１をＰコン穴に設ければよい。
同様に、例えば、図３に示したスペーサ２１にＲＦＩＤタグ１を設ける場合には、図９に示すように、ＲＦＩＤタグ１の型枠６とは逆側に樋状の反射体４１を設け、ＲＦＩＤタグ１及び反射体４１全体を覆うように、スペーサを設ければよい。

なお、反射体４１は、図６に示すように、ＲＦＩＤタグ１の一方の面を覆うように設ける場合に限るものではなく、例えば、断面が略半円の樋状の反射体４１をさらに１／２にした片方のみを設けてもよい。ＲＦＩＤタグ１と反射体４１との相対位置によって、指向性の方向を調整することができるため、ＲＦＩＤタグ１の配置位置と、ＲＦＩＤタグ１と無線通信を行うリーダライタとの位置関係等とに基づいて、リーダライタの位置における電波の受信強度が、最も強くなるようにＲＦＩＤタグ１と反射体４１の配置位置を調整すればよい。また、反射体４１は樋状に限るものではなく、リーダライタの位置における電波の受信強度が最も強くなる形状とすることも可能である。

また、反射体４１は、必ずしも樹脂３によって、ＲＦＩＤタグ１と一体に形成されている必要はなく、リーダライタの位置における電波の受信強度が最も強くなる位置に反射体４１が配置されていればよい。また、反射体４１とＲＦＩＤタグ１との間に樹脂３が介在してもよく、介在していなくてもよい。また、反射体４１とＲＦＩＤタグ１との間には、樹脂３に替えて、ＲＦＩＤタグ１から送信した送信電波を減衰させない特性を有する部材が介在してもよい。

なお、本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらす全ての実施形態をも含む。
さらに、本発明の範囲は、請求項により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、全ての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画されうる。

１ ＲＦＩＤタグ
３ 樹脂
４ センサ
５ 配線
６ 型枠
８ コンクリート構造体
１１ Ｐコン
１５ 埋込体
２１ スペーサ
２２ 鉄筋
３０ 状態量計測システム
３１ リーダライタ
３２ 処理装置

Claims (7)

1. コンクリート構造体に設けられ、センサで測定された前記コンクリート構造体の状態量を、無線通信により送信する無線通信モジュールの取付構造であって、
   前記無線通信モジュールは、前記センサと接続され、全体が樹脂で覆われて当該樹脂の一部が露出した状態で前記コンクリート構造体内に配置され、前記樹脂が露出した露出部分と前記コンクリート構造体の表面とが面一となるように配置されており、
   さらに、軸を水平方向に向けた樋状の反射体を有し、前記コンクリート構造体の表面側から見て、前記無線通信モジュールの、前記コンクリート構造体の表面側を除く部分を囲むように、前記反射体が配置されていることを特徴とする無線通信モジュールの取付構造。
2. リーダライタとの間で無線通信によりデータの送受信を行い、コンクリート構造体の状態量を前記リーダライタに送信する無線通信モジュールの設置方法であって、
   前記状態量の測定を行うセンサと接続された前記無線通信モジュールを、全体を樹脂で覆った状態で、前記コンクリート構造体を形成するための型枠の内面に接触させて配置し、
   前記型枠内にコンクリートを打設した後、前記型枠を取り外すことで、前記樹脂で全体が覆われた前記無線通信モジュールの一部と前記コンクリート構造体の表面とが面一となる構造を作り、
   さらに、軸を水平方向に向けた樋状の反射体を、前記無線通信モジュールの、前記コンクリート構造体の表面と面一となる面を除く所定範囲を囲むように設ける工程を備えることを特徴とする無線通信モジュールの設置方法。
3. リーダライタとの間で無線通信によりデータの送受信を行い、コンクリート構造体の状態量を前記リーダライタに送信する無線通信モジュールの設置方法であって、
   前記コンクリート構造体を形成するための型枠の内面に、前記コンクリート構造体の表面に凹部を形成するための凹部形成部材を接触させて配置すると共に、前記状態量の測定を行うセンサに一端が接続された配線の他端を、前記凹部形成部材を貫通して前記型枠側に引出し、
   前記型枠内にコンクリートを打設し、前記型枠及び前記凹部形成部材を取り外した後にコンクリート構造体に残る穴内で、前記無線通信モジュールと前記配線の他端とを接続し、
   前記無線通信モジュール全体を樹脂で覆った状態で、前記樹脂の一部と前記コンクリート構造体の表面とが面一となるように前記無線通信モジュールを前記穴内に固定し、
   さらに、軸を水平方向に向けた樋状の反射体を、前記無線通信モジュールの、前記コンクリート構造体の表面と面一となる面を除く所定範囲を囲むように設ける工程を備えることを特徴とする無線通信モジュールの設置方法。
4. リーダライタとの間で無線通信によりデータの送受信を行い、コンクリート構造体の状態量を前記リーダライタに送信する無線通信モジュールの設置方法であって、
   前記コンクリート構造体を形成するための型枠と前記コンクリート構造体内に配置される部材との間に設けられるスペーサを、全体が樹脂で覆われた前記無線通信モジュールと共に前記型枠の内面に接し且つ前記無線通信モジュールと前記型枠に接する部分が、前記無線通信モジュールの外側を囲む形状に形成し、
   前記状態量の測定を行うセンサに一端が接続された配線の他端を、前記スペーサに囲まれた前記無線通信モジュールに接続した状態で前記型枠内にコンクリートを打設し、
   その後前記型枠を取り外すことで、前記樹脂で全体が覆われた前記無線通信モジュールの一部と前記コンクリート構造体の表面とが面一となる構造を作り、
   さらに、軸を水平方向に向けた樋状の反射体を、前記無線通信モジュールの、前記コンクリート構造体の表面と面一となる面を除く所定範囲を囲むように設ける工程を備えることを特徴とする無線通信モジュールの設置方法。
5. 前記スペーサを、前記型枠側から見て、前記配線を取り囲む形状に形成したことを特徴とする請求項４に記載の無線通信モジュールの設置方法。
6. コンクリート構造体に設けられ、当該コンクリート構造体の状態量を測定するセンサと、
   請求項１に記載の無線通信モジュールの取付構造で前記コンクリート構造体に取り付けられ、前記センサで測定された前記状態量を無線通信により送信する無線通信モジュールと、
   前記無線通信モジュールとの間で無線通信を行うリーダライタと、
   前記リーダライタで取得した前記センサで測定された前記状態量を処理する処理装置と、
   を備えることを特徴とする状態量計測システム。
7. 前記コンクリート構造体はトンネルであることを特徴とする請求項６に記載の状態量計測システム。

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